NSCT和GS变换的资源三号卫星数据融合方法的研究和应用.pdf

NSCT 与 GS 变换的资源三号卫星数据融合方法研究与应用秦善善 1 , 2 , 王世新 1 * , 周艺 1 , 王福涛 1 , 3 , 刘文亮 1 ( 1 . 中国科学院遥感与数字地球研究所, 北京 100101 ; 2 . 中国科学院大学, 北京 100049 ; 3 . 桂林理工大学桂林空间信息与测绘重点实验室, 桂林 541000 ) 摘要:资源三号卫星遥感数据是一种新型遥感影像,目前尚未有一种专门适用于资源三号卫星融合的方法。因此, 提出了一种非下采样 Contourlet 变换( NSCT ) 与 Gram-Schmidt ( GS )变换相结合的融合方法,将非下采样 Contourlet 变换增强的空间信息用于补充具有高保真度 Gram-Schmidt 变换融合算法在影像清晰度方面的不足。采用线性回归的方法模拟低分辨率全色影像,将高分辨率全色影像、低分辨率全色影像及两者差值的细节影像分别进行非下采样 Contourlet 变换,对所得的高低频系数采取不同的融合策略进行自适应融合处理,得到新的全色影像。由低分辨率全色影像取代 GS 正变换第一分量,非下采样 Contourlet 变换得到的全色影像取代 GS 反变换第一分量,进行 Gram-Schmidt 正交变换,得到融合影像。与大多存在光谱扭曲的传统融合方法相比较,本文方法在光谱保真度、空间清晰度及地物分类精度方面都有明显的优势,说明该融合方法是一种适合资源三号卫星数据多光谱与全色影像融合的方法。关键词: 资源三号卫星; 非下采样 Contourlet 变换; Gram-Schmidt 变换; 支持向量机; 低空间分辨率全色影像; 融合 D O I : 10 . 3724 /. 1047 . 2014 . 00949 1 引言资源三号卫星的多光谱影像有 4个波段,波谱范围分别为 0 .45 ~ 0 .52 μm 、 0 .52 ~ 0 .59 μm 、 0 .63 ~ 0 .69 μm 、 0 .77 ~ 0 .89 μm ,全色影像的波谱范围为 0 . 5 ~ 0 . 8 μm 。全色影像与多光谱影像各有特点,图像融合将它们各自的优势整合,改善了目标识别的图像环境,增加解译的可靠性[ 1 ] 。但以往传统方法[ 2 ]对于高分辨率资源三号卫星影像的融合效果欠佳,存在显著的光谱变形[ 3 ] ,影响遥感影像的应用。目前, 基于小波变换的图像融合算法成为研究的主流[ 4 ] , 融合效果明显优于传统的融合算法。但小波变换只能检测有限方向的边缘信息,不能充分表现图像本身的特性,变换后图像信息缺失较大,容易产生假边缘和光谱扭曲等现象[ 5 ] ,影响资源三号卫星数据的应用。 Gram-Schmidt(GS) 变换不受波段限制,较好地保持空间纹理信息,具有光谱信息高保真度的优势,但空间分辨率较低,远不及 IHS 与 PCA 的融合影像。非下采样 Contourlet 变换是一种多尺度、多分辨率、多方向的图像分解工具,可克服小波变换在高维信号处理中的缺陷,使用少量稀疏系数能有效地表示图像的平滑轮廓[ 6 ] 。具有平移不变性及有良好的空域、频域局部特性,使图像在同一尺度变换下的高频分量表现了多个方向的细节信息,能够更好地表现图像的细节特征[ 7 ] ,较好地消除了利用小波变换中出现的